DE2915809A1

DE2915809A1 - Verdraengungspumpe, insbesondere fuer servoeinrichtungen in kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2915809A1
Application number: DE19792915809
Authority: DE
Inventors: Guntis V Strikis
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1978-05-01
Filing date: 1979-04-19
Publication date: 1979-11-08
Also published as: CA1156088A; FR2425005A1; JPS6249470B2; GB2019940B; JPS54158707A; AU4659279A; DE2954135C2; GB2019940A; US4207038A; AU531257B2; FR2425005B1

Description

(0221)825-5585 Z/DRR-21 Sp uk Patentanmeldung

Verdrängungspumpe, insbesondere für Servoeinrichtungen in Kraftfahrzeugen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verdrängungspumpe, insbesondere für Servoeinrichtungen in Kraftfahrzeugen, mit einem von einer Welle der Brennkraftmaschine getriebenen Pumpenrotor, mit in an seinem Umfang verteilten Nuten angeordneten Gleitsteinen, die über Federn in dichtender Berührung an einer etwa elliptischen Kurvenbahn in einer Pumpenkammer gleiten, die in einem sie umfassenden Pumpengehäuse radial frei angeordnet und in diesem über seitliche Abschlußscheiben axial verspannt ist und wobei das Pumpengehäuse von einer Seite her von einem topfförmigen Deckel umfaßt ist, der eine Vorratskammer bildet, die über Kanäle mit einer die Pumpenkammer umfassenden Niederdruckkammer verbunden ist und eine Hochdruckkammer zwischen dem inneren Ende des Pumpenhohlraumes und der inneren Abschlußscheibe angeordnet ist und ein Drucksteuerventil in der die äußere Abschlußscheibe abstützenden Endscheibe angeordnet und mit einem Niederdruck- und einem Hochdruckkanal und einem Regeldruckauslaßstutzen verbunden ist.

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Sitz der Gesellschaft: Köln · Registergericht Köln, HRB 84 ■ Vorsitzender des Aufsichtsrates: Robert A. Lutz

Vorstand: Peter Weiher, Vorsitzender - Waldemar Ebers - Wilhelm Inden - Alfred Langer - Hans-Joachim Lehmann ■ Donald M. Shultz

Stellvertretend: Hermann Dederichs · Hans Wilhelm Gab ■ PaulA.Guckel · Dieter Ullsperger

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Verdrängungspumpen der eingangs genannten Art sind bereits aus den US-PS 3 614 266 und 3 645 647 der Anmelderin der Ursprungsanmeldungen, der Ford-Motor Company, Dearborn, bekannt.

Die vorliegende Erfindung geht von einer Verdrängungspumpe aus, wie sie in der älteren Patentanmeldung P 29 07 058.4 vom 23. Februar 1979 der Anmelderin beschrieben ist.

Obwohl diese Verdrängungspumpe gegenüber den bisher bekannten Verdrängung spump en bezüglich ihres Aufbaues und ihrer Funktionsweise beträchtlich verbessert war, zeigten sich im tagtäglichen Betrieb störende Schwierigkeiten.

Diese störenden Schwierigkeiten bestehen darin, daß die Verdrängungspumpe bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges, die ja auch den Pumpenrotor antreibt, einerseits durch das erzeugte hohe Druckniveau einen beträchtlichen Leistungsbedarf aufweist und andererseits durch pulsierende Druckschwankungen störende Pumpengeräusche erzeugt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die den Ausgangspunkt der Erfindung bildende Verdrängungspumpe derart zu verbessern, daß die aufgezeigten Schwierigkeiten vermieden werden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem eine Verdrängungspumpe der im Oberbegriff des Patentanspruchs aufgezeigten Bauart die im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 und der Ansprüche 2 und 3 aufgezeigten Maßnahmen aufweist.

Dadurch, daß im Regeldruckauslaßstutzen eine venturiförmige Mittelbohrung angeordnet ist, von deren Engstelle ein Venturidruckkanal über einen Rückführkanal hinter dem von der Ventilfederjbelasteten Ventilkörper

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in die Ventilbohrung führt, wobei der Ventilkörper über einen Steuer bund einen Nebenschluß zwischen dem Hochdruck- und dem Niederdruckkanal den Regeldruck haltend steuert und andererseits über einen Steuerbund einen über eine Öffnung mit dem Vorratsraum in Verbindung stehenden Regelkanal aufsteuert, sobald die Drehzahl der Verdrängungspumpe über einen vorbestimmten Grenzwert ansteigt, wird sichergestellt, daß bei hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine kein überhöhtes Druckniveau in der Verdrängungspumpe auftritt und dementsprechend der Leistungsbedarf der Verdrängungspumpe entsprechend abgesenkt wird.

Dadurch, daß die jeweils von zwei aufeinanderfolgenden Gleitsteinen im Bereich eines Überganges von einem Auslaß zum nachfolgenden Einlaß und von diesem zum nachfolgenden Auslaß gebildeten Pumpräume bei einer Winkellage des Pumpenrotors, bei der diese Räume den Auslaß bzw den Einlaß gerade verlassen, untereinander über einen in der seitlichen Ab Schluß scheibe verlaufenden Ausgleichskanal verbunden sind, wird erreicht, daß die pulsierenden Druckschwankungen in der Verdrängung spumpe vermindert werden.

Selbstverständlich werden bei paarweise einander gegenüberliegend angeordneten Aus- und Einlassen zwei einander gegenüberliegende Ausgleichskanäle vorgesehen.

Die Erfindung wird anhand eines in der beiliegenden Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine Verdrängungspumpe gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 3;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Verdrängungspumpe nach Fig. 1;

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Fig. 4 eine Ansicht der Verdrängungspumpe nach Fig. 1 von der Schnittlinie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 eine Ansicht der Endscheibe von der Schnittlinie 5-5 in Fig. 1;

Fig. 6 einen Schnitt durch die innere Abschlußscheibe der Verdrängungspumpe in Fig. 1;

Fig. 7 eine Ansicht der inneren Abschlußscheibe von der Schnittlinie 7-7 in Fig. 6;

Fig. 8 einen Schnitt durch die äuJßere Abschlußscheibe der Verdrängungspumpe in Fig I;

Fig. 9 eine Ansicht der Abschlußscheibe entlang der Schnittlinie 9-9 in Fig. 8;

Fig. 10 eine Teilansicht des Pumpenrotors und der Pumpenkammer der Verdrängungspumpe nach Fig. 1 von der Schnittlinie 10-10 in Fig. 1;

Fig. 11 A und 11 B schematische Schnitte durch die in Fig. 2 gezeigte Drucksteuerventilanordnung, wobei der Ventilkörper einmal in der Stellung bei niedriger Drehzahl und das andere Mal in der Stellung bei hoher Drehzahl der Verdrängungspumpe gezeigt ist und

Fig. 12 eine schematische Ansicht der Pumpengehäuse-Pumpenrotor-Anordnung in Fig. 10 mit den angedeuteten Ausgleichskanälen.

In Fig. 1 ist das Pumpengehäuse der Verdrängungspumpe mit 10 bezeichnet. Das Pumpengehäuse 10 kann vorzugsweise als Spritzgußteil aus

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Aluminium oder einem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Das Pumpengehäuse 10 weist einen Pumpenhohlraum 12 auf, der an der einen Seite durch die Wand 14 des Pumpengehäuses 10 und an der anderen Seite durch die Endscheibe 16, die von einem Sicherungsring 18 im Pumpengehäuse 10 festgehalten wird, abgeschlossen ist. Ein topfförmiger, einen Vorratsraum bildender Deckel 20 kann vorzugsweise als Spritzgußteil aus einem geeigneten Kunststoffmaterial oder einem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Der Deckel 20 umfaßt den äußeren Umfang 22 des Pumpengehäuses 10. Die Endscheibe 16 ragt hierbei mit einem Teil in den vom Deckel 20 gebildeten Vorratsraum ein und nimmt hier das mit 24 bezeichnete Drucksteuerventil auf.

Über einen am Deckel 20 angeformten Anschlußstutzen 26 steht der Vorratsraum mit der Nieder drucks eite der druckmittelbetätigten Servoeinrichtung, wie z. B. der Servolenkung eines Kraftfahrzeuges, in Verbindung.

Im Pumpenhohlraum 12 ist eine Pumpenkammer 28 angeordnet. Wie am besten aus Fig. 10 zu ersehen ist, weist die Pumpenkammer 28 eine etwa elliptische Kurvenbahn auf, die aus einander gegenüber liegenden Pumpbögen 30 und 32 und einander gegenüber liegenden Dichtbögen 34 und 36 besteht. In der Pumpenkammer 28 ist ein Pumpenrotor 38 angeordnet, der in an seinem Umfang verteilten Nuten 40 Gleitsteine 42 aufnimmt, die über Federn 44 in dichtender Berührung mit der Kurvenbahn in der Pumpenkammer 28 gehalten werden.

Die Pumpenkammer 28 wird an der einen Seite von einer inneren Abschlußscheibe 46 und an der anderen Seite von einer äußeren Abschlußscheibe 48 abgeschlossen. Diese Anordnung wird über die Endscheibe 16 und den Sprengring 18 im Pumpenhohlraum 12 festgehalten und während des Betriebes der Verdrängungspumpe durch den im Hochdruckraum 50 unmittelbar hinter der inneren Ab Schluß scheibe 46 wirkenden

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Druck axial miteinander verspannt. Mehrere Führungsbolzen 52 sorgen hierbei für eine lagerichtige Anordnung der einzelnen Scheiben.

Der Aufbau der inneren Abschlußscheibe 46 ist hierbei aus den Fig. 6 und 7 zu ersehen, während der Aufbau der äußeren Abschlußscheibe 48 aus den Figuren 8 und 9 zu ersehen ist.

Die Abschlußscheibe 46 weist Einlasse 54 und 56 und Auslässe 58 und 60 auf. Die Einlasse 54 und 56 stehen in Verbindung mit Einlassen 62 und 64 in der Pumpenkammer 28. Die äußere Abschlußscheibe 48 weist Einlasse 70 und 72 und Auslässe 66 und 68 auf.

Wie am besten aus Fig. 5 zu ersehen ist, sind die das Druckmittel unter hohem Druck führenden Auslässe 58, 60, 66 und 68 über einen in der Enscheibe 16 angeordneten Hochdruckkanal 74 untereinander verbunden und die das Druckmittel unter niedrigem Druck führenden Einlasse 54, 56, 70 und 72 sind über einen Niederdruckkanal 76 miteinander verbunden. Zwischen dem im Pumpengehäuse 10 gebildeten Pumpenhohlraum 12 und dem Umfang der Pumpenkammer 28 wird ein Niederdruckraum gebildet, der in Verbindung mit dem Nieder druckkanal 74 steht und das Druckmittel unter einem gegenüber dem Druck im Vorratsraum etwas erhöhten Druck enthält. Dieser etwas erhöhte Druck wird durch die unter Ausnützung einer Strahlpump en wirkung in diesen Raum geführte Nebenschlußströmung erzielt.

Der in der Pumpenkammer 28 angeordnete Pumpenrotor 38 ist über eine K erb verzahnung 86 mit einer Antriebswelle 82 verbunden, die sich durch eine Bohrung 84 im Pumpengehäuse 10 nach außen erstreckt und über eine Dichtungsanordnung 80 nach außen abgedichtet ist.

Der in der Endscheibe 16 ausgebildete Hochdruckkanal 74 steht in Verbindung mit einem Regeldruckauslaßstutzen 90, der über ein Gewinde 92

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in der Ventilbohrung 94 angeordnet ist. Der Regeldruckauslaßstutzen 90 weist hierbei eine venturiförmige Mittelbohrung 88 auf, die in Verbindung mit einem Regeldruckauslaß 96 steht.

Der Regeldruckauslaßstutzen 90 weist eine Schulter 98 auf, über die er den Deckel 20, der gegenüber dem Pumpengehäuse 10 über einen U-Ring 100 abgedichtet ist, gegen ein axiales Abziehen festlegt.

Die im Regeldruckauslaß stutzen 90 angeordnete venturiförmige Mittelbohrung 88 ist an ihrer Engstelle mit einem Venturidruckkanal 102 verbunden, der über einen Rückführkanal 118 mit dem Raum 104 in der Ventilbohrung 94 in Verbindung steht. In der Ventilbohrung 94 ist ein beweglicher Ventilkörper 106 angeordnet, der zwei Steuerbünde 108 und 110 aufweist und über eine im Raum 104 angeordnete Ventilfeder 113 in eine eine Verbindung zwischen dem Hochdruckkanal 74 und der Mittelbohrung 88 abschließende Lage gedrückt wird.

Sobald die Verdrängungspumpe in Betrieb ist und Druck erzeugt, wirkt der im Hochdruckkanal 74 wirkende hohe Druck auf den Ventilkörper ein und sucht diesen entgegen der Kraft der Ventilfeder 113 in Fig. 2 gesehen nach rechts zu verschieben. Sobald dies eintritt, wird Druckmittel unter Regeldruck dem Regeldruckauslaß 96 zugeführt. Steigt der Druck im Hochdruckkanal 74 weiter an, so wird der Ventilkörper 106 weiter nach rechts verschoben und stellt hierbei über den Steuerbund 108 eine Nebenschlußverbindung zum Niederdruckkanal 76 her. Ein Teil des erzeugten Druckmittels wird somit zur Servoeinrichtung geführt während ein anderer Teil über die Nebenschlußverbindung im Kreislauf der Verdrängung spumpe verbleibt.

Erhöht sich die Drehzahl der Verdrängungspumpe, so erhöht sich auch die Strömung des Druckmittels durch die Engstelle der Mittelbohrung im Regeldruckauslaßstutzen 90 und erzeugt hierdurch im Venturidruck-

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kanal 102 einen verringerten Druck, der über den Rückfuhrkanal 118 in den Raum 104 der Ventilbohrung 94 geführt wird. Dadurch wird die auf den Ventilkörper 106 einwirkende Druckdifferenz derart verändert, daß sich der Ventilkörper 106 noch weiter nach rechts bewegen kann und hierdurch mehr Druckmittel über die Nebenschlußverbindung in den Niederdruckkanal 76 geführt wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der gewünschte Regeldruck auch bei höheren Drehzahlen der Verdrängungspumpe eingehalten wird. In entsprechender Weise sorgt der rückgeführte Venturidruck bei absinkender Drehzahl der Verdrängungspumpe wieder für eine Verringerung der Nebenschlußverbindung und damit für ein Einhalten des gewünschten Regeldruckes.

Im Ventillkörper 106 ist ein Überdruckventil angeordnet, das einen Abfluß des im Raum 104 der Ventilbohrung 94 eingeschlossenen Druckmittels über eine öffnung 114 und eine über eine Feder 116 belastete Kugel 112 zum Niederdruckkanal 76 hin ermöglicht.

In Verbindung mit den Fig. 11 A und 11 B wird nunmehr die Funktionsweise der Drucksteuerventilanordnung erläutert, deren Aufbau vorhergehend in Verbindung mit Fig. 2 erläutert wurde.

Fig. 11 A zeigt hierbei den Ventilkörper 106 in einer Lage, die er einnimmt, wenn die Verdrängungspumpe bei niedriger Drehzahl der sie antreibenden Brennkraftmaschine Druckmittel liefert. Die hierbei im Hochdruckkanal 74 bereitgestellte Druckmittelmenge wird in vollem Umfang an die Servoeinrichtung weitergeleitet.

In Fig. 11 B ist der Ventilkörper 106 in einer Lage gezeigt, die er einnimmt, wenn die Verdrängungspumpe bei höherer Drehzahl der sie antreibenden Brennkraftmaschine Druckmittel liefert. Die hierbei im Hochdruckkanal 74 zur Verfügung gestellte Druckmittelmenge ist hier sowohl vom Druck als auch von der Menge her zu groß als daß sie in

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vollem Umfang von der Servoeinrichtung übernommen werden könnte. Durch die in der Engstelle der Mittelbohrung 88 verstärkte Strömung wird verringerter Venturidruck über den Venturidruckkanal 102 und den Rückführkanal 118 in den Raum 104 hinter dem Ventilkörper 106 geführt und hierdurch eine Bewegung des Ventilkörpers 106 in Richtung einer Vergrößerung der Nebenschlußverbindung zum Niederdruckkanal 76 einge leitet.

Steigt die Drehzahl der Verdrängungspumpe noch weiter über einen vorbestimmten Wert an, so wird durch den Steuerbund 110 am Ventilkörper 106 ein weiterer Regelkanal 120 aufgesteuert, der über einen Kanal 122 in Verbindung mit dem Vorratsraum der Verdrängungspumpe steht. Somit wird im Rückführkanal 118 und im Raum 104 hinter dem Ventilkörper 106 der niedrigere Druck im Vorratsraum wirksam, wodurch der Ventilkörper 106 noch stärker in Richtung einer Vergrößerung der Nebenschlußverbindung zwischen dem Hochdruckkanal 74 und dem Niederdruckkanal 76 bewegt wird.

Ein solcher Absenkeffekt verringert den Leistungsbedarf der Verdrängung spumpe bei höheren Drehzahlen und war durch andere Maßnahmen bereits bei Verdrängungspumpen entsprechend den US PS 3 253 607 und 3 349 714 angewendet worden. Im ersten Fall wurde dieser Absenkeffekt durch eine Veränderung der Öffnung von Drosselbohrungen erreicht während im anderen Fall dieser Absenkeffekt durch eine mit einer Öffnung zusammenwirkende Steuernadel erzielt wurde.

Der gemäß der Erfindung durch die vorliegende Drucksteuerventilanordnung erzielte Absenkeffekt wird mit wesentlichen einfacheren Mitteln erzielt und führt zu einer verbesserten Zuverlässigkeit der Steuerung.

Wie aus den Fig. 7 und 9 zu ersehen ist, sind die innere und die äußere Abschlußscheibe 46 bzw 48 mit bogenförmigen Ausgleichskanälen 128

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und 130 bzw 124 und 126 versehen.

Die Funktionsweise dieser Ausgleichskanäle wird nunmehr in Verbindung mit der schematischen Darstellung in Fig. 12 näher erläutert.

Die Drehung des Pumpenrotors ist hierbei durch den Pfeil 132 angegeben. Die beiden Einlasse für das Druckmittel sind durch entsprechend gerichtete Pfeile und durch die Bezugszeichen 134 und 136 bezeichnet. Die Auslässe für das Druckmittel sind wieder durch entsprechende Pfeile und durch die Bezugszeichen 138 und 140 gekennzeichnet. Der Pumpenrotor 142 ist mit einer Anzahl von Gleitsteinen 144 versehen, die in entsprechenden Nuten 146 radial verschiebbar sind.

Der in Strich-Punkt-Linien angedeutete Ausgleichskanal 128' verbindet hierbei den Raum unterhalb eines Gleitsteines im Bereich des Überganges 148 vom Auslaß 138 zum nachfolgenden Einlaß 134 mit dem Raum unterhalb eines Gleitsteines im Bereich des Überganges 150 zwischen dem Einlaß 134 und dem nachfolgenden Auslaß 140.

Auf diese Weise wird vermieden, daß das im Raum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gleitsteinen im Bereich eines Überganges von einem Auslaß zum nachfolgenden Einlaß eingeschlossene, unter Druck stehende Druckmittel sich bei Erreichen des nachfolgenden Einlasses schlagartig entspannt und zu pulsierenden Pump eng er au sehen führt. Dem eingeschlossenen Druckmittel wird nämlich bereits vorher durch den Ausgleichskanal 128' die Möglichkeit geschaffen, in einem Bereich geringeren Druckes zu gelangen. Vorteilhaft ist es hierbei, daß dies wieder in einem Bereich eines Überganges von einem Einlaß zum nachfolgenden Auslaß erfolgt, so daß hier die hier auftretende Druckdifferenz an den Gleitsteinen verringert wird, was zu einer verbesserten Abdichtung der Gleitsteine an der Kurvenbahn und damit zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades der Verdrängungspumpe führt.

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Selbstverständlich ist ein solcher Ausgleichskanal 130' auch zwischen dem Übergangsbereich vom Auslaß 140 zum Einlaß 136 und von diesen zum nachfolgenden Auslaß 138 vorgesehen.

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Claims

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P atentan sp r üche

I.) Verdrängungspumpe, insbesondere für Servoeinrichtung en in Kraftfahrzeugen, mit einem von einer Welle der Brennkraftmaschine getriebenen Pumpenrotor, mit in an seinem Umfang verteilten Nuten angeordneten Gleitsteinen, die über Federn in dichtender Berührung an einer etwa elliptischen Kurvenbahn in einer Pumpenkammer gleiten, die in einem sie umfassenden Pumpengehäuse radial frei angeordnet und mit diesem über seitliche Abschlußscheiben axial verspannt ist und wobei das Pumpengehäuse von einer Seite her von einem topfförmigen Deckel umfaßt ist, der eine Vorratskammer bildet, die über Kanäle mit einer die Pumpenkammer umfassenden Nieder druckkammer verbunden ist und eine Hochdruckkammer zwischen dem inneren Ende des Pumpenhohlraumes und der inneren Abschlußscheibe angeordnet ist und ein Drucksteuerventil in der die äußere Abschlußscheibe abstützenden Endscheibe angeordnet und mit einem Niederdruck- und einem Hochdruckkanal und einem Regeldruckauslaßstutzen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Regeldruckauslaßstutzen (90) eine venturiförmige Mittelbohrung (88) angeordnet ist, von deren Engstelle ein Venturidruckkanal (102) über einen Rückführ kanal (118) hinter dem von der Ventilfeder (113) belasteten Ventilkörper (106) in den Raum (104) der Ventilbohrung (94) führt, wobei der Ventilkörper (106) über einen ersten Steuerbund (108) eine Nebenschlußverbindung zwischen dem Hochdruckkanal (74) und dem Niederdruckkanal (76) den Regeldruck haltend steuert und über einen zweiten Steuerbund (HO) einen über einen Kanal (122) mit dem Vorratsraum in Verbindung stehenden Regelkanal (120) auf steuert, sobald die Drehzahl der Verdrängungspumpe über einen vorbestimmten Grenzwert ansteigt.
2. Verdrängungspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils von zwei aufeinanderfolgenden Gleitsteinen

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im Bereich eines Überganges (148) von einem Auslaß (138) zum nachfolgenden Einlaß (134) und im Bereich des Überganges (150) von diesem zum nachfolgenden Auslaß (140) gebildeten Pumpräume, bei einer Winkellage des Pumpenrotors (142), bei der diese Räume den Auslaß (138) bzw den Einlaß (134) gerade verlassen untereinander über einen in den seitlichen Ab Schluß scheiben verlaufenden Ausgleichskanal (128') verbunden sind.
3. Verdrängungspumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei paarweise einander gegenüber liegend angeordneten Aus- und Einlassen zwei einander gegenüber liegend angeordnete Ausgleichskanäle (128' und 130' ) vorgesehen sind.

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